(57)【要約】【課題】  結晶成長速度を向上させたＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法、その方法により得られるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板および半導体デバイスを提供する。【解決手段】  石英反応管の内部におけるハロゲン化アルミニウムガスとアンモニアガスとを含む原料ガスの反応によって下地基板の表面上にＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させる方法であって、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の成長時に石英反応管の外部からの加熱に加えて下地基板を局所的に加熱するＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法と、その方法により得られるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板および半導体デバイスである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英反応管の内部におけるハロゲン化アルミニウムガスとアンモニアガスとを含む原料ガスの反応によって下地基板の表面上にＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法であって、前記ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の成長時に前記石英反応管の外部からの加熱に加えて前記下地基板を局所的に加熱することを特徴とする、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。
【請求項２】
前記下地基板の裏面側にヒータを設置することによって、前記下地基板を局所的に加熱することを特徴とする、請求項１に記載のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。
【請求項３】
前記下地基板が、シリコン、サファイア、炭化シリコン、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする、請求項１または２に記載のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。
【請求項４】
前記ハロゲン化アルミニウムガスが、ＡｌＣｌおよびＡｌＣｌ3の少なくとも一方であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。
【請求項５】
不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3以下であるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。
【請求項６】
ｎ型不純物がドーピングされたＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。
【請求項７】
前記ｎ型不純物が、酸素およびシリコンの少なくとも一方であることを特徴とする、請求項６に記載のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。
【請求項８】
２００μｍ以上の厚さのＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の製造方法により得られたＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶からなる、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板。
【請求項１０】
請求項９に記載のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板を含有することを特徴とする、半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法、その製造方法を用いて得られるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板および半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の中でもＡｌＮ結晶（窒化アルミニウム結晶）は、６．２ｅＶのエネルギバンドギャップ、約３．３ＷＫ-1ｃｍ-1の熱伝導率および高い電気抵抗を有しているため、光デバイスや電子デバイスなどの半導体デバイス用の基板材料として注目されている。
【０００３】
このＡｌＮ結晶の従来の製造方法としては、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法を用いる方法がある。図２に、ＨＶＰＥ法を用いた従来のＡｌＮ結晶の製造方法に用いられる製造装置の一例の模式的な構成を示す。この製造装置は、石英反応管１と、石英反応管１の内部にガスを導入するためのガス導入管２、３と、石英反応管１の外部に設置されているヒータ４、５と、石英反応管１に連結されている排ガス処理装置７とを含む。
【０００４】
そして、この石英反応管１の内部に下地基板６を設置し、キャリアガス（Ｎ2、ＡｒまたはＨ2など）、塩化アルミニウムガス（ＡｌＣｌまたはＡｌＣｌ3）およびアンモニアガス（ＮＨ3）をガス導入管２、３を通して石英反応管１の内部に導入して、ヒータ４、５によって約１０００℃に下地基板６を加熱する。これにより、塩化アルミニウムガスとアンモニアガスとが反応し、下地基板６の表面上にＡｌＮ結晶１１が成長する。ＡｌＮ結晶１１の成長後は、ヒータ４、５による加熱を中止し、ＡｌＮ結晶１１および下地基板６の温度を室温程度まで降下させる。その後、ＡｌＮ結晶１１および下地基板６を石英反応管１から取り出し、下地基板６を研削により除去することでＡｌＮ結晶１１が製造される。
【非特許文献１】W.M.Yim et al., “Epitaxially grown AlN and its optical band gap”, J.Appl.Phys,Vol.44, No.1, January 1973, pp.292-296
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記における従来のＨＶＰＥ法を用いたＡｌＮ結晶の製造方法においては、ヒータ４、５による加熱温度を１１００℃よりも高い温度にした場合には、石英反応管１が溶融してしまう。しかしながら、ヒータ４、５による加熱温度を１１００℃以下とした温度条件でＡｌＮ結晶を成長させようとすると結晶成長速度を３０μｍ／ｈ程度までにしか上昇させることができず、これ以上の結晶成長速度で成長させた場合には多結晶のＡｌＮ結晶が成長するという問題があった。非特許文献１においては、ＨＶＰＥ法によってサファイア基板上にＡｌＮ結晶を成長させているが、その結晶成長速度は最高でも１５μｍ／ｈである（非特許文献１のＴａｂｌｅ  Ｉ参照）。
【０００６】
本発明の目的は、結晶成長速度を向上させたＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法、その製造方法を用いて得られるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板および半導体デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、石英反応管の内部におけるハロゲン化アルミニウムガスとアンモニアガスとを含む原料ガスの反応によって下地基板の表面上にＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法であって、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の成長時に石英反応管の外部からの加熱に加えて下地基板を局所的に加熱するＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法である。ここで、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶は、アルミニウム（Ａｌ）を含む窒化物結晶のことであり、アルミニウムおよび窒素に加えて、ガリウム（Ｇａ）および／またはインジウム（Ｉｎ）を含んでいてもよい。
【０００８】
また、本発明のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、下地基板の裏面側にヒータを設置することによって、下地基板を局所的に加熱することが好ましい。
【０００９】
また、本発明のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、下地基板が、シリコン、サファイア、炭化シリコン、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのいずれかからなることが好ましい。
【００１０】
また、本発明のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、ハロゲン化アルミニウムガスが、ＡｌＣｌおよびＡｌＣｌ3の少なくとも一方であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3以下であるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることができる。
【００１２】
また、本発明のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、ｎ型不純物がドーピングされたＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることができる。
【００１３】
また、本発明のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、ｎ型不純物が、酸素およびシリコンの少なくとも一方であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法においては、２００μｍ以上の厚さのＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることができる。
【００１５】
また、本発明は、上記のいずれかに記載の製造方法により得られたＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶からなる、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板である。
【００１６】
さらに、本発明は、上記のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板を含有する半導体デバイスである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、結晶成長速度を向上させたＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法、その製造方法を用いて得られるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板および半導体デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一例としてＧａＮ結晶基板の表面上にＡｌＮ結晶を製造する場合について説明する。なお、本願の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１９】
図１に、本発明のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法に用いられる製造装置の好ましい一例の模式的な構成を示す。図１に示す製造装置は、反応容器としての石英反応管１と、石英反応管１の内部にガスを導入するためのガス導入管２、３と、石英反応管１の外部に設置されているヒータ４、５と、石英反応管１に連結されている排ガス処理装置７とを含む。
【００２０】
このような構成の製造装置の石英反応管１の内部に下地基板６を設置し、下地基板６の裏面側に局所加熱ヒータ１０を設置する。ここで、局所加熱ヒータ１０は、たとえばＰｔからなる配線９を介して電源８に接続される。
【００２１】
そして、ガス導入管２、３を通して石英反応管１の内部にキャリアガスを導入しながら、石英反応管１の外部に設置されているヒータ４、５の加熱温度を４００℃以上１１００℃以下、より好ましくは７００℃以上１１００℃以下、さらに好ましくは８００℃以上１１００℃以下に上昇させるとともに、下地基板６の裏面側に設置されている局所加熱ヒータ１０の加熱温度を１１００℃以上１４００℃以下、より好ましくは１２００℃以上１４００℃以下、さらに好ましくは１３００℃以上１４００℃以下に上昇させる。これにより、ヒータ４、５による石英反応管１の外部からの加熱によって石英反応管１が溶融するのを防止しつつ、局所加熱ヒータ１０による下地基板６の局所的な加熱によって下地基板６の表面温度をヒータ４、５の加熱温度および石英反応管１の溶融温度よりもさらに高い温度に上昇させることができる。
【００２２】
次いで、ガス導入管３を通してたとえばハロゲン化アルミニウムガスとしてのＡｌＣｌおよびＡｌＣｌ3の少なくとも一方のガスを、ガス導入管２を通してアンモニアガスをそれぞれキャリアガスとともに石英反応管１の内部に導入する。そして、ハロゲン化アルミニウムガスとアンモニアガスとを含む原料ガスが上記のように加熱された下地基板６の表面に到達し、原料ガスの反応（たとえば、３ＡｌＣｌ＋ＮＨ3→３ＡｌＮ＋３ＨＣｌ、ＡｌＣｌ3＋ＮＨ3→ＡｌＮ＋３ＨＣｌ）によって下地基板６の表面上にＡｌＮ結晶１１が成長する。ここで、ハロゲン化アルミニウムガスの流量とアンモニアガスの流量との比（ハロゲン化アルミニウムガスの流量／アンモニアガスの流量）が１／１０〜１／１０００に設定されている場合には、ＡｌＮ結晶１１の成長速度を速くできる傾向にある点で好ましい。また、キャリアガスとしては、たとえばＮ2、ＡｒおよびＨ2からなる群のうち少なくとも１種類のガスを用いることができる。
【００２３】
ここで、本発明においては、局所加熱ヒータ１０の加熱により下地基板６の表面温度をヒータ４、５による石英反応管１の外部の加熱温度（石英反応管１の溶融温度よりも低い温度）よりも高い温度にすることができることから、ハロゲン化アルミニウムガスとアンモニアガスとを含む原料ガスの反応が促進されるため、ＡｌＮ結晶１１の結晶成長速度を向上することができるのである。
【００２４】
そして、ＡｌＮ結晶１１の成長後は、ＡｌＮ結晶１１の温度を室温付近まで降下させ、下地基板６の表面上に成長したＡｌＮ結晶１１が石英反応管１から取り出される。次いで、下地基板６を研削などによって除去することでＡｌＮ結晶１１が製造される。このようにして得られたＡｌＮ結晶１１について鏡面研磨した後、研磨によるダメージ層の除去を行なうことによってＡｌＮ結晶基板を製造することができる。また、ＡｌＮ結晶１１を所定の厚みに切断した後に鏡面研磨し、さらに研磨によるダメージ層の除去を行なうことによってもＡｌＮ結晶基板を製造することができる。ここで、ＡｌＮ結晶１１の切断方向は特に限定されず、除去前の下地基板６の表面に対して平行な方向または任意に傾いた方向とすることができる。
【００２５】
なお、上記においてはＡｌＮ結晶を製造する場合について説明したが、本発明においてはハロゲン化アルミニウムガスおよびアンモニアガスに加えて、ハロゲン化ガリウムガスおよび／またはハロゲン化インジウムガスを含む原料ガスを導入することによって、ＡｌＮ結晶以外のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を製造することもできる。
【００２６】
また、本発明に用いられる下地基板としては、シリコン、サファイア、炭化シリコン、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのいずれかからなる基板が用いられることが好ましい。特に、下地基板が窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムのいずれかからなる場合には、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶との格子整合性が良好であるため、より結晶性の高いＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を製造することができる。
【００２７】
また、本発明におけるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の不純物濃度は、純度を高くする観点からは１×１０18ｃｍ-3以下であることが好ましい。
【００２８】
また、ＡｌＮ結晶の場合と同様にして、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶からＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板を製造することができることは言うまでもない。
【００２９】
また、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板を製造する観点からは、本発明におけるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の厚さは２００μｍ以上であることが好ましい。
【００３０】
また、上記においては下地基板の表面上にＡｌＮ結晶を成長させているが、本発明においては下地基板の表面上に何らかの中間層を形成した後にＡｌＮ結晶を成長させることもできる。
【００３１】
また、本発明においては、上記の原料ガスにｎ型不純物を含むガスを加えて導入することによって、ｎ型不純物がドーピングされたＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶を成長させることもできる。ここで、ｎ型不純物は特に限定されないが、酸素およびシリコンの少なくとも一方であることが好ましい。
【００３２】
本発明におけるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶からなるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板は、光デバイス（発光ダイオード、レーザダイオードなど）、電子デバイス（整流器、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、ＨＥＭＴなど）、半導体センサ（温度センサ、圧力センサ、放射線センサ、可視−紫外光検出器など）またはＳＡＷデバイスなどの半導体デバイス用の基板として用いることが可能である。すなわち、本発明におけるＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板の表面上に半導体層や金属層などを積層することなどによって、たとえば上記のような半導体デバイスを製造することができる。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
図１に示す石英反応管１の内部に、鏡面研磨後に研磨によるダメージ層が除去された六方晶のサファイアからなる下地基板６を設置した。この下地基板６の口径は２インチで厚さは４００μｍであった。また、下地基板６の表面の面方位は（０００１）面であった。
【００３４】
そして、ガス導入管２、３を通して石英反応管１の内部にキャリアガスとして高純度の窒素ガスを導入しながらヒータ４、５の加熱温度を１０００℃に上昇させるとともに下地基板６の裏面側に設置された局所加熱ヒータ１０の加熱温度を１３００℃に上昇させた。続いて、ガス導入管３を通してＡｌＣｌ3を、ガス導入管２を通してアンモニアガス（ＮＨ3）をそれぞれキャリアガスとともに導入した。ここで、ＡｌＣｌ3およびＮＨ3の流量をＡｌＮ結晶１１の結晶成長速度が変化するように調整したところ、多結晶が成長しない最速の結晶成長速度は２００μｍ／ｈであることが確認された。
【００３５】
この結晶成長速度で４００μｍの厚さのＡｌＮ結晶１１を成長させた後、ＡｌＮ結晶１１の温度を室温まで降下させた。その後、下地基板６の表面上に成長したＡｌＮ結晶１１を石英反応管１から取り出した。そして、下地基板６を研削により除去して得られたＡｌＮ結晶１１を鏡面研磨した後、研磨によるダメージ層を除去することによって、ＡｌＮ結晶基板を製造した。
【００３６】
このＡｌＮ結晶基板の表面粗さは、１０μｍ角の範囲でのＲＭＳ測定値で５０ｎｍ以下であり良好であった。また、このＡｌＮ結晶基板は無色透明であるため、不純物の混入が少なく高純度であることが確認された。また、このＡｌＮ結晶基板について、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）による分析を行なったところ、最も多く含まれていた不純物である酸素の濃度は２×１０17ｃｍ-3程度であって、ＡｌＮ結晶基板に含まれる不純物の濃度をすべて合わせても１×１０18ｃｍ-3以下であった。
【００３７】
（実施例２）
実施例１と同様の方法によって、図１に示すＡｌＮ結晶１１を５ｍｍの厚さに成長させた後に六方晶のサファイアからなる下地基板６を研削により完全に除去した。そして、ＡｌＮ結晶１１を除去前の下地基板６の表面に対して平行な方向にスライスして５００μｍの厚さのＡｌＮ結晶を４枚製造した。そして、これら４枚のＡｌＮ結晶をそれぞれ鏡面研磨した後に研磨によるダメージ層を除去し、４枚のＡｌＮ結晶基板を製造した。
【００３８】
これら４枚のＡｌＮ結晶基板の表面粗さは、それぞれ１０μｍ角の範囲でのＲＭＳ測定値で５０ｎｍ以下であり良好であった。また、これら４枚のＡｌＮ結晶基板は無色透明であり、それぞれ不純物の混入が少なく高純度であることが確認された。また、これら４枚のＡｌＮ結晶基板について、ＳＩＭＳによる分析を行なったところ、それぞれのＡｌＮ結晶基板に最も多く含まれていた不純物は酸素であって、その濃度はそれぞれ２×１０17ｃｍ-3程度であった。また、それぞれのＡｌＮ結晶基板について、含有されるすべての不純物の合計濃度を算出したところ、それぞれ１×１０18ｃｍ-3以下であった。
【００３９】
（実施例３）
ＡｌＣｌ3およびＮＨ3などの原料ガスに加えてシリコンを含むガスを導入したこと以外は実施例１と同様にして、図１に示す六方晶のサファイアからなる下地基板６の表面上にｎ型不純物としてシリコンを含むＡｌＮ結晶１１を成長させた。そして、下地基板６を除去することによって、シリコンを含む厚さ４００μｍのＡｌＮ結晶１１を製造した。
【００４０】
また、このＡｌＮ結晶１１を鏡面研磨した後に、研磨によるダメージ層を除去することによってＡｌＮ結晶基板を製造した。
【００４１】
このＡｌＮ結晶基板について、ＳＩＭＳによる分析を行なったところ、不純物としてシリコンが最も多く含まれており、そのシリコンの濃度は１×１０18ｃｍ-3程度であった。
【００４２】
（比較例１）
図２に示す製造装置を用いたこと以外は実施例１と同様にして結晶成長速度を２００μｍ／ｈとしてＡｌＮ結晶を成長させたところ、多結晶のＡｌＮ結晶が成長した。この結果から、本発明においては、石英反応管を外部から加熱するとともに下地基板を局所的に加熱することによって、結晶成長速度を向上できることが確認された。
【００４３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板およびＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶基板を含有する半導体デバイスの製造に利用することができる。特に、本発明は、ＡｌＮ結晶の製造、ＡｌＮ結晶基板の製造およびＡｌＮ結晶基板を含有する半導体デバイスの製造に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）結晶の製造方法に用いられる製造装置の好ましい一例の模式的な構成を示す図である。
【図２】従来のＡｌＮ結晶の製造方法に用いられる製造装置の一例の模式的な構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  石英反応管、２，３  ガス導入管、４，５  ヒータ、６  下地基板、７  排ガス処理装置、８  電源、９  配線、１０  局所加熱ヒータ、１１  ＡｌＮ結晶。
【図１】
2005343705.tif 000003
【図２】
2005343705.tif 000004